(57)【要約】  【課題】ダイナミックに変換特性を変更することができる、ＡＤ変換装置及び映像表示装置を提供する。  【解決手段】複数の抵抗が直列接続されるとともにその両端に所定の基準電圧が印加され、基準電圧を各抵抗の接続点で分圧することにより複数の参照電圧を発生させる基準電圧発生回路と、複数の参照電圧とアナログ入力信号とを比較して所定の比較出力信号に変換する電圧比較回路とを有するＡＤ変換装置において、制御信号が入力される制御信号入力端子を備えた可変電圧器が基準電圧発生回路の接続点に接続されており、制御信号に基づいて可変電圧器の出力電圧値が所定の値に設定されることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の抵抗が直列接続されるとともにその両端に所定の基準電圧が印加され、前記基準電圧を前記各抵抗の接続点で分圧することにより複数の参照電圧を発生させる基準電圧発生回路と、前記複数の参照電圧とアナログ入力信号とを比較して所定の比較出力信号に変換する電圧比較回路とを有するＡＤ変換装置において、
制御信号が入力される制御信号入力端子を備えた可変電圧器が前記基準電圧発生回路の前記接続点に接続されており、前記制御信号に基づいて前記可変電圧器の出力電圧値が所定の値に設定されることを特徴とするＡＤ変換装置。
【請求項２】
前記基準電圧発生回路が複数の前記可変電圧器を備えており、各前記可変電圧器が異なる前記接続点に接続されていることを特徴とする、請求項１に記載のＡＤ変換装置。
【請求項３】
前記可変電圧器の前記出力電圧値を可変することにより、前記可変電圧器が接続された前記接続点と前記接続点の高位側に隣接する前記接続点との間の電位差と、前記可変電圧器が接続された前記接続点と前記接続点の低位側に隣接する前記接続点との間の電位差との比を、所定の値に可変することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のＡＤ変換装置。
【請求項４】
複数の抵抗が直列接続されるとともにその両端に所定の基準電圧が印加され、前記基準電圧を前記各抵抗の接続点で分圧することにより複数の参照電圧を発生させる基準電圧発生回路と、前記複数の参照電圧とアナログ映像信号とを比較して所定の比較出力信号に変換する電圧比較回路とを有し、制御信号が入力される制御信号入力端子を備えた可変電圧器が前記基準電圧発生回路の前記接続点に接続されており、前記制御信号に基づいて前記可変電圧器の出力電圧値が所定の値に設定されるＡＤ変換部と、
前記ＡＤ変換部から出力されたデジタル映像信号を分析して前記制御信号と映像補正制御信号とを出力する映像分析部と、
前記映像補正信号に基づき前記デジタル映像信号を補正処理する映像補正部と、
を備えたことを特徴とする映像表示装置。
【請求項５】
前記可変電圧器の前記出力電圧値を可変することにより、前記可変電圧器が接続された前記接続点と前記接続点の高位側に隣接する前記接続点との間の電位差と、前記可変電圧器が接続された前記接続点と前記接続点の低位側に隣接する前記接続点との間の電位差との比を、所定の値に可変することを特徴とする、請求項４に記載の映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アナログ信号を所定ビット数のデジタル信号に変換して出力するＡＤ変換装置及び映像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
テレビなどの映像表示装置では、電荷結合素子（以下、ＣＣＤと示す）などの撮像素子によって撮像されたアナログ信号をＡＤ変換装置によってデジタル化した映像信号を基に、映像が表示される。映像表示装置において、アナログの映像信号をデジタル化するＡＤ変換装置としては、各々異なる電圧値の基準電圧とアナログ入力電圧とを一括して比較する構成の並列型のＡＤ変換装置が一般的に利用されている。
【０００３】
全体的に暗い映像などコントラストの小さな映像を表示する場合、ＡＤ変換後のデジタル映像信号に対し、コントラスト調整などの映像補正が行われる。また、ＡＤ変換後のデジタル映像信号に対してヒストグラム分析などの映像分析が行われ、分析結果に基づき映像補正の制御が行われる。コントラスト調整では、映像分析に基づいて決定された制御内相に従って、コントラストアップする範囲のデジタル映像信号の量子化幅（１ビットに対応する電圧）が伸張され、その他の範囲のデジタル映像信号の量子化幅が圧縮される。従って、映像信号をデジタル化する際に全てのレンジで量子化幅が等しくなされている、すなわち、線形特性を有するＡＤ変換装置を用いた場合、コントラスト調整後の映像信号では、コントラストアップする範囲の量子化幅が引き伸ばされるために、映像表示装置に表示される映像の質が劣化してしまう。これを防ぐために、コントラストアップする範囲の量子化幅が他の範囲よりも小さくなるように、映像信号のデジタル化が行われるような非線形特性を有するＡＤ変換装置が用いられる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１に記載されたＡＤ変換装置は、複数の抵抗が直列接続されるとともにその両端に所定の基準電圧が印加され、基準電圧を各抵抗の接続点で分圧することにより複数の参照信号を生成する抵抗列と、複数の参照信号の電圧とアナログ映像信号の電圧とを比較して論理「０」と論理「１」のいずれかの比較出力信号に変換する複数の比較部と、非各部から出力される比較出力信号に基づいて所定ビット数のデジタル映像信号（デジタルコード）を出力するエンコーダとから構成されている。上記のＡＤ変換装置では、抵抗列内の抵抗値を異ならせることによって、各抵抗で変換可能なアナログ映像信号の電圧量、すなわち量子化幅を異ならせ、非線形特性を実現している。
【０００５】
特許文献１に記載されたＡＤ変換装置では、抵抗列内の各抵抗の抵抗値が固定されているため、変換特性が予め固定的に設定されている。ところが、コントラスト調整においてコントラストアップする範囲のデジタル信号の伸張率は、入力されるアナログ映像信号の特性などに応じてその都度変更される。このため、コントラスト調整によってコントラストアップする範囲に必要とされる量子化幅と、実際にデジタル変換される際の量子化幅とが不一致を起こしてしまうという問題があった。
【特許文献１】特開２００４−４８３２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上の点に鑑みてなされたもので、ダイナミックに変換特性を変更することができる、ＡＤ変換装置及び映像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一形態に係るＡＤ変換装置は、複数の抵抗が直列接続されるとともにその両端に所定の基準電圧が印加され、基準電圧を各抵抗の接続点で分圧することにより複数の参照電圧を発生させる基準電圧発生回路と、複数の参照電圧とアナログ入力信号とを比較して所定の比較出力信号に変換する電圧比較回路とを有するＡＤ変換装置において、制御信号が入力される制御信号入力端子を備えた可変電圧器が基準電圧発生回路の接続点に接続されており、制御信号に基づいて可変電圧器の出力電圧値が所定の値に設定されることを特徴とする。
【０００８】
本発明の一形態に係る映像表示装置は、複数の抵抗が直列接続されるとともにその両端に所定の基準電圧が印加され、基準電圧を各抵抗の接続点で分圧することにより複数の参照電圧を発生させる基準電圧発生回路と、複数の参照電圧とアナログ映像信号とを比較して所定の比較出力信号に変換する電圧比較回路とを有し、制御信号が入力される制御信号入力端子を備えた可変電圧器が基準電圧発生回路の接続点に接続されており、制御信号に基づいて可変電圧器の出力電圧値が所定の値に設定されるＡＤ変換部と、ＡＤ変換部から出力されたデジタル映像信号を分析して電圧制御信号と映像補正制御信号とを出力する映像分析部と、映像補正信号に基づきデジタル映像信号を補正処理する映像補正部とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
ダイナミックに変換特性を変更することができる、ＡＤ変換装置及び映像表示装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１１】
始めに、本発明の実施の形態に係わるＡＤ変換装置１の構成について、図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係わるＡＤ変換装置１の構成を説明する回路構成図である。図１に示すように、本実施の形態のＡＤ変換装置１は、入力されるアナログ映像信号ｅとの比較対照となる参照信号を発生させる基準電圧発生回路２と、参照信号とアナログ映像信号とを比較する比較回路３と、比較回路３での比較結果に基づきデジタル映像信号（デジタルコード）ｘを生成する論理回路４とから構成されている。
【００１２】
基準電圧発生回路２は、互いに縦続接続されたｎ＋１個の抵抗R１〜Rｎ＋１を有し、高位側の抵抗Rｎ＋１の開放端には基準電圧VＨが印加され、低位側の抵抗R１の開放端には基準電圧VＬが印加されている。抵抗R２から抵抗Rｎの抵抗値はほぼ等しくなされており、抵抗R１と抵抗Rｎ＋１の抵抗値はこの半分の値になされている。なお、個体差によるバラツキなどがあるため、抵抗R２から抵抗Rｎの抵抗値は完全に等しい値でなくてもよい。また、抵抗R１〜抵抗Rｎとして、ほぼ等しい値を有するｎ＋１個の抵抗を用いてもよい。
【００１３】
各抵抗R１〜Rｎ＋１の接続点にはｎ個の参照電圧ノードＮ１〜Ｎｎが形成されている。また、低位側の抵抗R１の開放端と参照電圧ノードＮｉ（ｉは１からｎの間の予め設定された数）とは、可変電圧器５を介して互いに接続されている。可変電圧器５の電圧値ＶＶは、電圧制御信号入力端子６を介して外部から入力される制御信号によって所望の値に制御されている。
【００１４】
従って、参照電圧ノードＮ１〜Ｎｉからは、基準電圧VＬ〜VＶを各抵抗R１〜Rｉで抵抗分圧した参照電圧Vｒｅｆ１〜 Vｒｅｆｉが出力されており、参照電圧ノードＮｉ＋１〜Ｎｎからは、基準電圧VＶ〜VＨを各抵抗Rｉ＋１〜Rｎ＋１で抵抗分圧した参照電圧Vｒｅｆｉ＋１〜 Vｒｅｆｎが出力される。
【００１５】
例えば、可変電圧器５が参照電圧ノードＮ（ｎ／２）に接続されており、VＶ＝（ＶＬ＋VＨ）／２である場合、参照電圧Vｒｅｆ１〜 Vｒｅｆｎは等電位間隔となり、VＶ＜（ＶＬ＋VＨ）／２である場合、参照電圧Vｒｅｆ１〜 Vｒｅｆｉと参照電圧Vｒｅｆｉ＋１〜 Vｒｅｆｎとはそれぞれ等電位間隔であるが、参照電圧ノードＮ１〜Ｎｉおける隣接する参照ノード間の電位差（＝量子化幅）は、参照電圧ノードＮｉ＋１〜Ｎｎにおける隣接する参照ノード間の電位差よりも小さくなる（図２，図３参照）。図２は、VＶ＝（ＶＬ＋VＨ）／２である場合のＡＤ変換装置１の変換特性図、図３は、VＶ＜（ＶＬ＋VＨ）／２である場合のＡＤ変換装置１の変換特性図である。図２，図３は、ＡＤ変換装置１に入力されるアナログ映像信号ｅを横軸とし、ＡＤ変換装置１でデジタル化されて出力されるデジタル映像信号（デジタルコード）ｘを縦軸として変換特性を図示している。このように、参照電圧ノードＮｉに可変電圧器５により電圧値ＶＶを印加することで、参照電圧ノードＮｉを境界として隣接ノード間の参照電圧の電位差を変えることができ、電圧値ＶＶを制御することによってＡＤ変換装置１の変換特性を調整することができる。
【００１６】
比較回路３は、電圧比較回路であるｎ個のコンパレータＣ１〜Ｃｎにより構成されている。それぞれのコンパレータＣ１〜Ｃｎの反転の入力端（＋端子）には、参照電圧ノードＮ１〜Ｎｎから出力された参照電圧Vｒｅｆ１〜 Vｒｅｆｎが入力されており、非反転の入力端（−端子）には、アナログ映像信号の入力電圧Ｖｉｎが入力されている。それぞれのコンパレータＣ１〜Ｃｎでは、参照電圧Ｖｒｅｆ１〜 Vｒｅｆｎとアナログ入力電圧Ｖｉｎとが一括して比較され、参照電圧Ｖｒｅｆ１〜 Vｒｅｆｎよりアナログ入力電圧Ｖｉｎが高ければ高位電圧“Ｈ”を論理回路４へ出力し、低ければ低位電圧“Ｌ”を論理回路４へ出力する。論理回路４では、比較回路３からの出力を基にデジタルコードが生成され、デジタル映像信号ｘとして出力される。
【００１７】
次に、本実施の形態のＡＤ変換装置１を用いた映像表示装置について、図４を用いて説明する。図４は、ＡＤ変換装置１を用いた映像表示装置の構成の一例を説明するブロック図である。図４に示すように、ＡＤ変換装置１は、映像分析ユニット１１、及び映像補正ユニット１２と電気的に接続されている。ＡＤ変換装置１では、図示しないＣＣＤなどから入力されたアナログの映像信号がデジタル映像信号に変換され、映像分析ユニット１１と映像補正ユニット１２とに出力される。
【００１８】
映像分析ユニット１１では、ＡＤ変換装置１から入力されたデジタル映像信号ｘに対してヒストグラム分析などの各種分析が実施され、分析結果に基づきコントラスト調整など映像補正の内容が決定される。また、映像分析ユニット１１は、決定された映像補正内容に基づき、映像補正の制御信号を映像補正ユニット１２へ出力する。更に、映像分析ユニット１１は、決定された映像補正内容に基づき、可変電圧器５の電圧値ＶＶに関する制御信号をＡＤ変換装置１へ出力する。ＡＤ変換装置１では、映像分析ユニット１１から入力された制御信号に従い、可変電圧器５の電圧値ＶＶが設定される。
【００１９】
例えば、アナログ映像信号ｅが低電圧の領域に集中している、すなわち、暗くてコントラストの小さな映像信号が、ＡＤ変換装置１を経由して映像分析ユニット１１に入力された場合、映像分析ユニット１１においては、低電圧領域の映像信号の量子化幅を伸張率ａで伸張してコントラストアップし、それ以外の領域の映像信号の量子化幅を伸張率ｂで圧縮してコントラストダウンするような映像補正が決定される。映像分析ユニット１１は、コントラストアップする領域の伸張率ａとコントラストダウンする領域の伸張率ｂとを映像補正の制御信号として映像補正ユニット１２に出力すると共に、ＡＤ変換装置１に対し、コントラストアップする領域の量子化幅を伸張率ａ´で圧縮し、コントラストダウンする領域の量子化幅を伸張率ｂ´で伸張する旨の制御信号を出力する。
【００２０】
ＡＤ変換装置１では、映像分析ユニット１１から入力された制御信号に基づき、可変電圧器５の電圧値ＶＶが設定される。この場合、コントラストアップする低電圧領域の量子化幅を小さくし、コントラストダウンするそれ以外の領域の量子化幅を大きくするため、ＶＶは（ＶＬ＋VＨ）／２より小さい値に設定される。このように、映像分析ユニット１１ではＡＤ変換装置１から入力されたデジタル映像信号が即座に分析され、その結果として可変電圧器５の電圧値ＶＶを変更するための制御信号がＡＤ変換装置１に逐次フィードバックされるため、ＡＤ変換装置１は良質な画像を得るために適したデジタル映像信号が得られるように、変換特性をダイナミックに変更することができる。
【００２１】
映像補正ユニット１２では、映像分析ユニット１１から入力された映像補正の制御信号に従い、ＡＤ変換装置１から入力されたデジタル映像信号に対してコントラスト補正などの映像補正処理が行われる。このとき、映像補正ユニット１２から出力される映像補正処理後のデジタル映像信号は、図５に示すように、コントラストアップした範囲とコントラストダウンした範囲とで量子化幅をほぼ等しくなるようにａ，ａ´，ｂ，ｂ´が制御され、良質な映像を表示することができる。図５は、アナログ映像信号とコントラスト処理後のデジタル映像信号との対応関係を示す変換特性図である。なお、図５は、ＶＶ＜（ＶＬ＋VＨ）／２における、図２に示した変換特性を有するＡＤ変換装置１から出力されたデジタル映像信号をコントラスト処理した場合の変換特性を示している。映像補正処理後のデジタル映像信号は、映像補正ユニット１２から出力され、必要であれば図示しない後段の各種処理を経てモニターなどに表示される。
【００２２】
このように、本実施の形態のＡＤ変換装置１においては、可変電圧器５を参照電圧ノードＮｉに接続し、外部からの制御信号によって電圧値ＶＶを変更することで、参照電圧ノードＮｉを境界とし、参照電圧ノードＮ１〜Ｎｉにおける隣接ノード間の電位差と、参照電圧ノードＮｉ＋１〜Ｎｎにおける隣接ノード間の電位差とを変えることができ、非線形特性を実現することができるとともに、その変換特性をダイナミックに変更することができる。
【００２３】
なお、上述した実施の形態においては、１つの参照電圧ノードＮｉにのみ可変電圧器５を接続して所定の電圧を印加することで、屈曲点を１点有する変換特性を実現したが、屈曲点を複数有する変換特性を実現するために、複数の可変電圧器をそれぞれ複数の参照ノードに接続して所定の電圧を印加するようにしてもよい。
【００２４】
例えば、屈曲点を３点有する変換特性を実現する場合、図６に示すように、低位側の抵抗R１の開放端に一端を接続された３つの可変電圧器５ａ，５ｂ，５ｃの他端を、それぞれ３つの異なる参照ノードＮｉ１，Ｎｉ２，Ｎｉ３に接続し、それぞれの可変電圧器５ａ，５ｂ，５ｃに所定の電圧（ＶＶ１，ＶＶ２，ＶＶ３、但し、ＶＬ＜ＶＶ１＜ＶＶ２＜ＶＶ３＜ＶＨ）を印加するようにＡＤ変換装置１１を構成してもよい。図６は、本発明の実施の形態に係わる別のＡＤ変換装置１１の構成を説明する回路構成図である。
【００２５】
電圧制御信号入力端子６ａ，６ｂ，６ｃを介して入力される映像分析ユニット１１など外部からの制御により、ＶＶ１，ＶＶ２，ＶＶ３を所望の値に調整することで、図７に示すように、参照ノードＮ１〜Ｎｉ１及びＮｉ３〜Ｎｎの量子化幅を大きくし、参照ノードＮｉ２〜Ｎｉ３の量子化幅を小さくすることができる。図７は、ＡＤ変換装置１１の変換特性の一例を示す図である。図７は、ＡＤ変換装置１１に入力されるアナログ映像信号ｅを横軸とし、ＡＤ変換装置１１でデジタル化されて出力されるデジタル映像信号（デジタルコード）ｘを縦軸として変換特性を図示している。
【００２６】
図７に示すような特性でＡＤ変換されたデジタル映像信号に対して、映像補正ユニット１２において、参照ノードＮ１〜Ｎｉ１及びＮｉ３〜Ｎｎに対応する領域の量子化幅を圧縮してコントラストダウンし、参照ノードＮｉ２〜Ｎｉ３に対応する領域の量子化幅を伸張してコントラストアップするコントラスト補正処理が実施されると、図８に示すように、コントラストアップした範囲、コントラストを変更しない範囲、及びコントラストダウンした範囲の全ての範囲において、量子化幅をほぼ等しくすることができ、良質な映像を表示することができる。図８は、アナログ映像信号とコントラスト処理後のデジタル映像信号との対応関係を示す変換特性図である。
【００２７】
なお、図９に示すように縦続接続された３つの可変電圧器５ａ´，５ｂ´，５ｃ´を用い、可変電圧器５ａ´の一端を低位側の抵抗R１の開放端に接続し、可変電圧器５ａ´と５ｂ´との接続点を参照ノードＮｉ１に、可変電圧器５ｂ´と５ｃ´との接続点を参照ノードＮｉ２に、可変電圧器５ｃ´の他端を参照ノードＮｉ３にそれぞれ接続してＡＤ変換装置２１を構成しても、屈曲点を３点有する変換特性を実現することができる。図９は、本発明の実施の形態に係わる更に別のＡＤ変換装置２１の構成を説明する回路構成図である。
【００２８】
以上のように、上記の実施の形態においては、１点もしくは３点の屈曲点を有する非線形の変換特性を有する並列型のＡＤ変換装置を例にあげて説明したが、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。例えば、変換特性における屈曲点は４点以上であってもよい。また、並列型でなく、例えばサブレンジ型など他の方式のＡＤ変換装置において、コンパレータに入力する参照電圧を、可変電圧器を用いて外部から制御するように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態に係わるＡＤ変換装置１の構成を説明する回路構成図。
【図２】VＶ＝（ＶＬ＋VＨ）／２である場合のＡＤ変換装置１の変換特性図。
【図３】VＶ＜（ＶＬ＋VＨ）／２である場合のＡＤ変換装置１の変換特性図。
【図４】ＡＤ変換装置１を用いた映像表示装置の構成の一例を説明するブロック図。
【図５】アナログ映像信号とコントラスト処理後のデジタル映像信号との対応関係を示す変換特性図。
【図６】本発明の実施の形態に係わる別のＡＤ変換装置１１の構成を説明する回路構成図。
【図７】ＡＤ変換装置１１の変換特性の一例を示す図。
【図８】アナログ映像信号とコントラスト処理後のデジタル映像信号との対応関係を示す変換特性図。
【図９】本発明の実施の形態に係わる更に別のＡＤ変換装置２１の構成を説明する回路構成図。
【符号の説明】
【００３０】
１…ＡＤ変換装置、２…基準電圧発生回路、３…比較回路、４…論理回路、５…可変電圧器、R１〜Rｎ＋１…抵抗、Ｎ１〜Ｎｎ…参照電圧ノード、Ｃ１〜Ｃｎ…コンパレータ、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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